【骄子之路】2016届高考物理一轮复习 9.3法拉第电磁感应定律的综合应用课时强化作业.doc

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1、课时强化作业三十九法拉第电磁感应定律的综合应用一、选择题1矩形导线框abcd(如图甲)放在匀强磁场中，磁感线方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在04 s时间内，线框中的感应电流I以及线框的ab边所受安培力F随时间变化的图象为(安培力取向上为正方向)()解析：由法拉第电磁感应定律知，导线框中产生的感应电流I，在01 s内，由题图乙知不变，故I的大小也不变，由楞次定律知，感应电流方向由ab，同理分析，在1 s2 s内，I的大小仍不变，方向仍由ab，故A、B错；由左手定则知，01 s内线框ab边所受

2、安培力F向上，且由FBIlab知，I、lab不变，B均匀减小，因此F也均匀减小，D错，C项正确答案：C2(2013年新课标全国卷)如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()解析：设金属棒MN向右匀速运动的速度为v，金属棒MN距a的距离为l0，金属棒的电阻率为，金属棒的横截面积为S，bac2，在t时刻MN产生的感应电动势E2Bv(vtl0)tan，回路

3、的总电阻R，由I可得I，由此式可知电流I不随时间变化，故选项A正确答案：A3如图，光滑斜面的倾角为，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为l1，bc边的边长为l2，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连，重物质量为M，斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行底边，则下列说法正确的是()A线框进入磁场前运动的加速度为B线框进入磁场时匀速运动的速度为C线框做匀速运动的总时间为D该匀速运动过程产生的焦耳热为(Mgmgsin)l2解析：以整体为研

4、究对象，线框进入磁场前运动的加速度为a，A错误；线框进入磁场时由平衡条件得：MgmgsinBIl1.I，v，B错误；t，C错误；由能量守恒可知D正确答案：D4如图所示的两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线的距离为l，磁场方向垂直纸面向里，abcd是位于纸面内的梯形线圈，ab与dc间的距离也为l，t0时刻，dc边与磁场区域边界重合，如图所示现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域取沿adcba的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是()解析：进入磁场的过程，穿过闭合线圈的磁通量增加，产生逆时针方向(负方向)的感应电流，切割磁感线的有效长度

5、减小，感应电流减小；出磁场过程，穿过闭合线圈的磁通量减小，产生顺时针方向(正方向)的感应电流，切割磁感线的有效长度减小，产生的感应电流减小答案：A5.如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于竖直平面内的形框，水平导体棒MN可沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离，除R外，装置的其余部分电阻都可忽略不计，将导体棒MN无初速度释放，要使电流稳定后R的热功率变为原来的两倍，其他条件不变的情况下，可以采用的办法有()A导体棒MN质量不变，形框宽度减为原来的B电阻R变为原来的一半C磁感应强度B变为原来的倍D导体棒MN质量增加为原来的2倍解析：导体棒下滑，稳定后热功率等于机械功率，安培力和重力为一对平衡力，则

6、有mgBILP机mgv当形框宽度变为原来的时，则有稳定后的速度v2v则功率P2P机，故选项A正确；当电阻R变为原来的时，速度变为原来的，功率变为原来的，故选项B错误；磁感应强度变为原来的倍，速度变为原来的，功率变为原来的，选项C错误；导体棒的质量增加为原来的2倍，速度变为原来的2倍，功率变为原来的4倍，故选项D错误答案：A6(2013年山东卷)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确

7、反映F随时间t变化的图象是()解析：根据B t图象可知穿过线圈的磁通量在前时间内先向里减小再向外增加，根据楞次定律可知，该段时间内线圈中产生的感应电流方向沿顺时针，由法拉第电磁感应定律EnSkS，根据B t图象知，该总时间内图线的斜率不变，因线框产生的感应电动势大小恒定，由闭合电路欧姆定律得通过ab边的电流大小恒定，根据左手定则知，ab边所受的安培力方向向左，为负值，由FBIL知，导线受到的安培力大小不变，穿过线圈的磁通量在后时间内先向外减小再向里增加，根据楞次定律知线圈中产生的感应电流方向沿逆时针，同理可得电流大小恒定，根据左手定则知ab边受到的安培力方向向右，为正值，由FBIL得导线受到的

8、安培力大小不变，故选项B正确答案：B7.如图所示，在水平桌面上放置两条相距l、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连质量为m、电阻不计的滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动整个装置放置于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B.滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与另一质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态现从静止开始释放物块，若当物块下落高度h时恰好达到最大速度，用g表示重力加速度，则()A物块最大速度为B物块最大速度为C在此过程中电阻R放出的热量为D物块达到最大速度时刻，电阻R消耗的功率为解析：当绳上的拉力与物块的重力相等时，物块的

9、速度最大，此时MN杆受到的安培力等于物块的重力，即mg，所以vm，此时R消耗的功率PF安vmmgvm，选项B、D正确；根据能的转化与守恒定律得mghQ2mv，则Q，选项C也正确答案：BCD8(2014年四川卷)如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 .此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B(0.40.2t)T，图示磁场方向为正方向框、挡板和杆不计形变则()At1 s

10、时，金属杆中感应电流方向从C到DBt3 s时，金属杆中感应电流方向从D到CCt1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 NDt3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N解析：由于磁感应强度随时间的变化规律B(0.40.2t) T可知，在t1 s时穿过金属杆与金属框围成的平面的磁通量向下且在减小，由楞次定律可知金属杆CD中的感应电流的方向从C到D，故选项A正确；t3 s时穿过金属杆与金属框围成平面的磁通量向上且增大，根据楞次定律可知，金属杆CD中感应电流的方向从C到D，故选项B错误；根据法拉第电磁感应定律可得，在t1 s时回路中产生感应电动势的大小ELsin300.1 V根据闭合电路欧姆定

11、律和电路串并联知识可得，流经金属杆CD的电流大小I1 A，根据平衡条件可知，在t1 s时挡板P对金属杆CD产生的弹力为FBItsin300.211 N0.1 N又根据牛顿第三定律可得，在t1 s时，金属杆对挡板P产生的压力为0.1 N，故选项C正确；根据法拉第电磁感应定律可得，在t3 s时，回路中产生感应电动势的大小EL2sin300.1 V，由闭合电路欧姆定律和电路串并联电路知识可得，流经CD杆的电流大小为I1 A，由平衡条件可知，在t3 s时挡板H对金属杆CD产生的弹力大小FBILsin300.1 N，由牛顿第三定律可知，在t3 s时，金属杆CD对挡板H产生的压力大小为0.1 N，故选项D

12、错误答案：AC9如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B，在磁场中水平固定一个V字形金属框架CAD，已知A，导体棒MN在框架上从A点开始在外力F作用下，沿垂直MN方向以速度v匀速向右平移，平移过程中导体棒和框架始终接触良好，且构成等腰三角形回路已知导体棒与框架的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为R，导体棒和框架均足够长，导体棒运动中始终与磁场方向垂直关于回路中的电流I、电功率P、通过导体棒横截面的电荷量q和外力F这四个物理量随时间t的变化图象，下列图象中正确的是()解析：t时刻，导体棒MN向右移动的距离为vt，其接入电路的长度为2vttan，框架接入电路的长度为，此时的感应电

13、动势为E2Bv2ttan，总电阻为R总R，电流I，为一常数，选项A正确；功率PI2R总，代入可得P与t成正比，选项B错误；电荷量qIt，与时间t成正比，选项C错误；外力F等于安培力为BI，与时间t成正比，选项D正确答案：AD10如图a所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量为m的单匝均匀正方形铜线框，边长为a，在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时t0，若磁场的宽度为b(b3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0并开始离开匀强磁场此过程中vt图象如图b所示，则()At0时，线框右侧边MN的两端电压为Bav0B在t0时刻线框的速度为v0C线框完全离开磁场的瞬间(位置3)的速度一

14、定比t0时刻线框的速度大D线框从进入磁场(位置1)到完全离开磁场(位置3)的过程中产生的电热为2Fb解析：在t0时，MN边切割磁感线，产生感应电动势为EBav0，由闭合电路欧姆定律，可知MN两端电压UMNEBav0，故选项A错误；线框从t0到tt0时间内线框做加速度减小的减速运动，由vt图象可知，在0t0时间内其平均加速度大小：a，在t03t0时间内其加速度大小：a，故a，在0t0时间内：vv0vt，得vv0t，故选项B错误；由vt图象可知线框在位置2时的速度等于位置1时的速度，由对称性可知线框到达位置3时的速度等于t0时刻的速度，选项C错误；线框由1位置到完全进入磁场过程，由功能关系FaW安

15、mv2mv，从t0时刻到3t0时刻，由功能关系有：F(ba)mvmv2.整个过程产生的焦耳热Q2W安2Fb，故选项D正确答案：D二、非选择题11如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L10.5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离为L20.8 m，整个闭合回路的电阻为R0.2 ，磁感应强度为B01 T的匀强磁场竖直向下穿过整个回路ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m0.04 kg的物体，不计一切摩擦，现使磁场以0.2 T/s的变化率均匀地增大求：(1)金属棒上电流的方向；(2)感应电动势的大小；(3)物体刚好离开地面的时间(g10 m/s2)解析：(1)由楞次定律可以判断，金属棒

16、上的电流由a到d.(2)由法拉第电磁感应定律得：ES0.08 V.(3)物体刚要离开地面时，其受到的拉力Fmg而拉力F又等于棒所受的安培力即mgF安BIL1其中BB0tI解得t5 s.答案：(1)由a到d(2)0.08 V(3)5 s12(2013年新课标全国卷)如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，间距为L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g.忽略所有电阻让金属棒从导轨上端由静止开始下

17、滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系解析：(1)设金属棒下滑的速度大小为v，则感应电动势为EBLv平行板电容器两极板之间的电势差为UE设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，按定义有C联立式得QCBLv.(2)设金属棒的速度大小为v时经历的时间为t，通过金属棒的电流为i，金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上，大小为f1BLi设在时间间隔(t，tt)内流经金属棒的电荷量为Q，按定义有iQ也是平行板电容器两极板在时间间隔(t，tt)内增加的电荷量由式得QCBLv式中，v为金属棒的速度变化量按定义有a金属棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小为

18、f2N式中，N是金属棒对于导轨的正压力的大小，有Nmgcos金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a，根据牛顿第二定律有mgsinf1f2ma联立至式得ag由式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动t时刻金属棒的速度大小为vgt.答案：(1)CBLv(2)gt13(2014年天津卷)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B0.5 T在区域中，将质量m10.1 kg，电阻R10.1 的金属条

19、ab放在导轨上，ab刚好不下滑然后，在区域中将质量m20.4 kg，电阻R20.1 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2.问：(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大？(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少？解析：(1)由楞次定律可知ab中感应电流的方向由a到b.(2)刚开始放置ab刚好不下滑，ab受到的摩擦力为最大静摩擦力，设为Fmax，Fmaxm1gsin设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律，有EBlv由闭合电路欧姆定律有Iab所受安培力F安BIL此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件，有F安m1gsinFmax联立代入数据解得v5 m/s.(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒有m2gxsinQ总m2v2又QQ总，联立解得Q1.3 J.答案：(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J 9